CN204436368U - 用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于抽油机测量领域的一种用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置。该油井示功仪测量装置是一种基于加速度2DFT算法的油井示功仪测量装置。该油井示功仪测量装置由上位机、外部接收模块和油井示功仪串联组成。其中油井示功仪安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，上位机和外部接收模块组成室内监控***。其中油井示功仪包括载荷传感器、加速度传感器、信号处理电路、微处理器、无线通信模块、太阳能充电电路、电源管理模块组成。本实用新型安装使用简单、方便、可靠，为抽油机故障诊断；为合理安排生产计划提供非常有利的技术支持，为实现科学管理奠定基础。
Description
技术领域
本实用新型属于抽油机测量领域，特别涉及一种用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置。
背景技术
油井示功仪能采集当前抽油机的示功图，对示功图的分析可以了解油井实时动态及抽油装置是否合理，同时，示功图是抽油机装置故障诊断的重要依据之一，通过上端软件算法，针对多组示功图的分析，还可以评估当前油井未来的产量。因此，示功图测量的好坏对于整个抽油***工作效率和自动化水平的提高具有非常重要的意义。
目前，采油现场使用示功仪测量位移和冲程的方式以拉线，有线倾角传感器为主，也有一部分用加速度二次积分的方法计算的。用有线方式测量位移和冲程的方法存在仪器笨重，断头率高，局部磨损严重等不足，对现场操作造成了很多不便。对于用加速度二次积分算位移的方法，虽然从结构上解决了无绳化和小型化，但由于加速度信号由于电源纹波，信号干扰的影响引起波形的微小畸变，经过双重积分后，位移冲程累加误差增大，严重影响测量精度。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在诸多不足提供一种用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述油井示功仪测量装置由上位机、外部接收模块和油井示功仪串联组成。其中油井示功仪安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，上位机和外部接收模块组成室内监控***。
所述油井示功仪由载荷传感器1和加速度传感器2分别连接信号处理电路3，微处理器4分别连接信号处理电路3，无线通信模块5和电源管理模块7；电池8分别连接载荷传感器1、加速度传感器2、信号处理电路3，微处理器4、无线通信模块5和电源管理模块7；太阳能充电电路6连接电池8和电源管理模块7；其中无线通信模块设置数据传送接口和外部无线通信接口；提供参数设置。
所述载荷传感器1：安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，将抽油杆的拉力信号通过惠斯登电桥转换成电阻值变化，从而转换成电信号，送给信号处理电路3进行采集、处理。
所述加速度传感器2：安装在抽油机的抽油杆上，采用集成的加速度芯片，将抽油杆运动方向的加速度信号转换成电信号，送给信号处理电路3进行采集、处理。
所述信号处理部分3：对采集信号进行滤波，放大处理，产生满足采集精度的信号送给微处理器4。
所述微处理器4：安装离散加速度2DFT算法数据处理软件，对采集信号进行处理，软件滤波，将载荷和计算后的位移值进行同步，绘制示功图。
所述太阳能充电电路6：将太阳能转换成电信号，并进行适当的电压调整，给电池充电；
电源管理模块7：当油井示功仪采集完功图数据后，电源管理模块关闭采集部分电源，油井示功仪进入睡眠模式；同时，油井示功仪会按照用户设置的时间定时进行功图数据采集，采集完毕后会自动进入睡眠模式；当有外部接收模块对油井示功仪进行无线唤醒，并发给采集指令时，油井示功仪会通过无线接口将功图数据发送给接外部收模块，外部接收模块将功图数据进行采集存储，上位机通过外部接收模块将示功图数据读走。
本实用新型的有益效果是安装使用简单、方便、可靠，数据采集准确可靠的示功图采集仪。当有用户需要功图数据，可通过配备的接收模块，无线唤醒示功仪，随时将最新的功图数据读走，提供的准确稳定的示功图数据，为抽油机故障诊断；为合理安排生产计划提供非常有利的技术支持，为实现科学管理奠定基础。
附图说明
图1为本测量装置电气连接示意图。
图2为油井示功仪组成结构示意图。
图3为实际采集的示功图曲线。
具体实施方式
本实用新型提供一种用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，本油井示功仪测量装置是一种基于2DFT算法的无线示功仪测量装置，下面结合说明书附图及实施例，对本实用新型作进一步的说明。
在图1、图2所示的油井示功仪测量装置结构示意图中，该油井示功仪测量装置由上位机、外部接收模块和油井示功仪串联组成(如图1所示)。其中油井示功仪安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，上位机和外部接收模块组成室内监控***。
图2所示为组成结构示意图，图中，油井示功仪由载荷传感器1和加速度传感器2分别连接信号处理电路3，微处理器4分别连接信号处理电路3，无线通信模块5、电源管理模块7和电池8；电池8分别连接载荷传感器1、加速度传感器2、信号处理电路3，微处理器4、无线通信模块5和电源管理模块7；太阳能充电电路6连接电池8和电源管理模块7。其中无线通信模块5设置数据传送接口和外部无线通信接口；提供参数设置。
所述载荷传感器1：安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，将抽油杆的拉力信号通过惠斯登电桥转换成电阻值变化，从而转换成电信号，送给信号处理电路3进行采集、处理。
所述加速度传感器2：安装在抽油机的抽油杆上，采用集成的加速度芯片，将抽油杆运动方向的加速度信号转换成电信号，送给信号处理电路3进行采集、处理。
所述信号处理电路3：对采集信号进行滤波，放大处理，产生满足采集精度的信号送给微处理器4。
所述微处理器4：安装离散加速度2DFT算法数据处理软件，对采集信号进行处理，软件滤波，将载荷和计算后的位移值进行同步，绘制示功图。
所述太阳能充电电路6：将太阳能转换成电信号，并进行适当的电压调整，给电池充电；
电源管理模块7：当油井示功仪采集完功图数据后，电源管理模块关闭采集部分电源，油井示功仪进入睡眠模式；同时，油井示功仪会按照用户设置的时间定时进行功图数据采集，采集完毕后会自动进入睡眠模式；当有外部接收模块对油井示功仪进行无线唤醒，并发给采集指令时，油井示功仪会通过无线接口将功图数据发送给接外部收模块，外部接收模块将功图数据进行采集存储，上位机通过外部接收模块将示功图数据读走。
实施例
在图1、图2所示的油井示功仪测量装置结构示意图中，油井示功仪会按照用户设置的时间定时进行功图数据采集，打开采集电路，设定加速度采样间隔为50ms，采样数据个数512个，T＝50*512,这样得到一组离散加速度数据a(n)(0<n<N-1),将其进行离散傅里叶变换
再将每一个频率分量的加速度值A(k)转换成位移值，根据公式该频率分量的位移值D(k)为
D(k)＝d1k+d2k
式中，φk＝arctg(a2k/a1k)，ωk＝2πk/T；
e-j(…):傅里叶变换的归一化离散形式
T：样本长度；
N：采集个数；
n:取值范围为0，1，2，…,(N-1)；
a1k：当前辐值谐波分量的实部；
a2k：当前辐值谐波分量的虚部；
再根据公式将D(k)进行傅里叶反变换，即可得到加速度信号a(n)的位移信号时间历程d(n),得到位移数据，再根据算法找到磕头机运行的上下死点，即为一个冲程的位移数据，再将采集到的载荷数据与位移数据进行同步处理，即可得到一个冲程的功图数据。实测的功图曲线如图3所示，最上面一张图为“位移VS载荷”，中间一张为“时间VS位移”，最下面一张为“时间VS载荷”。
数据采集完毕后，油井示功仪会自动进入睡眠模式；当示功仪到定时功图数据采集时间时，有外部接收模块对油井示功仪进行无线唤醒，并发给采集指令时，油井示功仪会通过无线接口将功图数据发送给接外部收模块，外部接收模块将功图数据进行采集存储，上位机通过外部接收模块将示功图数据读走。
Claims (6)
1.一种用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述油井示功仪测量装置由上位机、外部接收模块和油井示功仪串联组成；其中油井示功仪安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，上位机和外部接收模块组成室内监控***。
2.根据权利要求1所述用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述油井示功仪由载荷传感器（1）和加速度传感器（2）分别连接信号处理电路（3），微处理器（4）分别连接信号处理电路（3），无线通信模块（5）、电源管理模块（7）和电池（8）；电池（8）分别连接载荷传感器（1）、加速度传感器（2）、信号处理电路（3），微处理器（4）、无线通信模块（5）和电源管理模块（7）；太阳能充电电路（6）连接电池（8）和电源管理模块（7）；其中无线通信模块（5）设置数据传送接口和外部无线通信接口；提供参数设置。
3.根据权利要求2所述用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述载荷传感器安装在抽油机悬绳和抽油杆的连接处，将抽油杆的拉力信号通过惠斯登电桥转换成电阻值变化，从而转换成电信号，送给信号处理电路（3）进行采集、处理。
4.根据权利要求2所述用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述加速度传感器安装在抽油机的抽油杆上，采用集成的加速度芯片，将抽油杆运动方向的加速度信号转换成电信号，送给信号处理电路（3）进行采集、处理。
5.根据权利要求2所述用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述信号处理部分，对采集信号进行滤波，放大处理，产生满足采集精度的信号送给微处理器。
6.根据权利要求2所述用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置，其特征在于，所述太阳能充电电路，将太阳能转换成电信号，并进行适当的电压调整，给电池充电。
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Publications (1)
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| CN201420811027.4U Active CN204436368U (zh) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | 用于油井实时动态监控的油井示功仪测量装置 |
Country Status (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2014
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